马志和　马武平　杨小红　白小锋

摘 要：文章主要介绍了一种环氧树脂浸纸电容式套管缠绕设备的的工作原理，采用窄幅纸拼接方式卷制及S型切割拼缝及张力控制的方法。希望通过文章的分析，为相关从业人员提供借鉴和参考。

关键词：电容式套管；张力控制；边纸切割；卷绕；S型切割

中图分类号：TM216+.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0105-02

Abstract： This paper mainly introduces the working principle of a kind of epoxy resin impregnated paper capacitive casing winding equipment， which is rolled up by narrow paper splicing， and the method of S-type cutting and seam and tension control are introduced. It is hoped that the analysis of the paper can provide reference for the relevant practitioners.

Keywords： capacitive casing； tension control； edge paper cutting； winding； S-type cutting

1 概述

在电力行业高压输电变压器用的电容式套管制造中，使用浸式电容式套管的制作分为油浸纸电容式套管（通称为湿式套管）、环氧树脂浸纸式电容式套管（通称为干式套管）两种类型。其中，环氧树脂浸纸电容式套管的主绝缘为环氧树脂在真空状态下浸渍以高电气性能绝缘纸缠绕的电容芯子并经固化而成。该套管具有结构紧凑、体积小、重量轻、无油、免维护、防暴、任意角度安装等特点，其环氧树脂浸纸绝缘，真空干燥电容芯子确保了产品运行中无局部放电现象，套管内不含有绝缘油或压缩气体，最大限度的避免了起火、爆炸的危险，从而得到用户的高度关注及广泛应用。

当前，对环氧树脂浸纸式电容式套管的制造中，采用的方法通常是把皱纹纸裁成条状（皱纹成横向）收于纸芯中成盘状，使条状纸处于张力恒定的状态下，以螺旋状缠绕在电容芯子轴上，并按工艺要求铺屏、打孔及往复缠绕条状纸而成。其采用的绕制设备也相对简易，绕制过程操作繁琐，劳动强度大，质量不易保证。

最好的办法是用宽幅的皱纹纸来制作，但是国内外还没有3m以上宽幅的套管皱纹纸生产商供货，最宽只有2.6m的皱纹纸原料，所以只能采用条状纸卷绕及拼接皱纹纸的方法来完成套管的制作。

在此情况下，应用户的要求，我公司对原有的国产4500mm油浸纸电容式套管绕制设备进行了拼接皱纹纸方法功能的研制设计。

对我公司研制的环氧树脂浸纸电容式套管缠绕设备的工作原理及结构介绍如下：

2 绝缘皱纹纸放卷结构及张力控制

皱纹纸放卷结构是利用原机结构架，皱纹纸卷芯轴采用气胀轴，可将三卷皱纹纸卷放在原机放卷位置上，每个皱纹纸卷各用一个纸卷芯轴，并分别各自用气动张力执行机构进行被动式放卷，配备气动张力气控系统，使张力的调整随机自动进行。

绝缘皱纹纸的抗拉强度为90g/m2，原料每卷重量为110Kg，在卷绕时既不能使绝缘皱纹纸变形，又要符合一定的张力要求，使特定的卷层直径达到工艺设定参数，所以必须设计有张力控制机构。

张力控制方法由张力检测机构、张力控制系统、气动式张力执行机构所组成。当三卷皱纹纸卷被牵引出时，通过过辊，分别再通过张力检测辊（MONTALVO），张力检测辊两端安装有张力检测传感器（MONTALVO），再通过各过辊，进入S型切割部位。

当张力检测传感器检测到皱纹纸张力的信息送入张力控制系统，张力控制系统把检测的张力信息与原有设置的张力值进行对比，有误差值时，可控制气动张力执行机构，改变被动式放卷的阻力大小，使皱纹纸张力符合卷绕工艺的设定值要求。

张力控制系统设置的三处张力值是一样的，但是，由于三卷皱纹纸卷的原状态不一样，纸卷的干湿度、紧密度不一样，气动式张力执行机构的原状态不一样，所经过的路径不一样，卷绕部位与张力检测辊部位及放皱纹纸卷气胀轴的位置误差，使张力控制系统所显示的张力值是不一样的。必需经过卷绕工艺的探索、试产，找出合适的张力设定值，使三张拼接的皱纹纸在卷绕时达到张力一致。

3 气浮式切割刀S型切割方式

由于三卷皱纹纸卷的拼接，使三张皱纹纸在接缝处，必然出现叠加现象，采用S型切割方法，三张皱纹纸在拼接时，人为使接缝处出现过量的叠加，在叠加的宽度中间上方安装气浮式切割刀体，在三张皱纹纸面下方安装有可转动的导向支撑辊，切割刀方向垂直导向支撑辊轴向。

当气浮式切割刀向下移动到位，切割刀在皱纹纸向前运动时，带动切割刀转动，切割刀在气动的作用下，刀刃下压叠加的双层皱纹纸与导向支撑辊靠紧，使切割刀切开边纸，同时，丝杠转动带动切割刀体沿导向辊支撑轴向往复移动（与皱纹纸的运动方向垂直），从而达到S型的切割轨迹。

采用气浮式切割刀的转动方式为被动式，其优点有以下几个方面：

（1）切割刀的转动线速度与皱纹纸向前运动的速度同步，保持皱纹纸向前运动时切割力的均衡，提高切割质量；

（2）減少刀刃与导向支撑辊表面的摩擦时间及摩擦力，提高气浮式切割刀的寿命；

（3）可保持导向辊支撑轴表面的原有精度、粗糙度不受损伤；

（4）被动式转动减少动力的消耗，使机构精简化；

（5）为了尽量保持皱纹纸与导向支撑辊的接触中无相对运动，使皱纹纸受力均衡，为了保持皱纹纸向前运动速度、摩擦力的均匀性，有利于均衡切割边纸。在导向支撑辊的制造中应对辊子的同心度、圆柱度、粗糙度提出较高的要求，并作动平衡试验。

4 套管卷制机构及卷制方法

套管卷制机构是很重要的机构之一，其结构有左侧主轴机构、右侧主轴机构等。

4.1 左侧主轴机构

当套管卷制芯轴较细时，为了保持芯轴的直线度，采用拉紧装置，使芯轴与原有托辊（加热棍）处于平行及不接触状态，并在左侧主轴左端加上配重块达到平衡。为了安装方便，设置有左右移动机构，工作中，随着套管卷制直径的不断增加，卷制芯轴在左侧主轴升降机构的动作下可按设定值随机上升。左侧主轴升降机构是由丝杠、伺服电机、滑轨等组成。

4.2 右侧主轴机构

右侧主轴与左侧主轴对称安装，并与原动力输出万向轴联接。工作中，随着套管卷制直径的不断增加，卷制芯轴与左侧主轴升降机构的动作一样，可按设定值随机上升。右侧主轴升降机构同左侧主轴升降机构一样。

4.3 套管卷制过程

将三张皱纹纸头人工牵引，分别经过各自的导向辊引入S型切割刀后，通过计量棍、托辊（加热棍）引入到卷制芯轴处。落下S型切割刀，上升边纸的切割刀，将纸头人工卷入卷制芯轴上，开机卷制。当S型切割的边纸被运动到芯轴处时，可停机，分别人工剪开纸头并卷入收卷轮上，将已卷绕到芯轴上的皱纹纸割开抛弃，再将规则的三张皱纹纸头卷入卷制芯轴上，即可开机正式卷制。

卷制时注意的问题：（1）开机正式卷制时卷制芯轴应在回零位置；（2）两侧皱纹纸边应在调节好的位置上；（3）三张皱纹纸的张力应在合适的设定值上。

4.4 边纸收卷形式

在套管卷制过程中，三张皱纹纸的拼接卷制产生六条边纸，为不影响套管卷制，需要对六条边纸进行收卷。左、右侧边纸（两条）切割与收卷维持原方法不变，中间叠加边纸（四条）的收卷为上下各两个收卷机构。

5 结束语

环氧树脂浸纸电容式套管是我国至今还未全面掌握的新技术，全面掌握该项新技术，可彻底消除油浸纸电容式套管在电力运行维护上给用户带来的不便，具有较高的经济效益和社会效益，在国内逐步掌握、完善该新技术、新工艺的同时，抓紧研制环氧树脂浸纸电容式套管的专用制造设备是促进全面掌握这项新技术及推广应用的动力之一，并可改变我国换流变用直流套管依赖进口的局面。

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